第1章　工业机器人的应用基础

工业机器人的研究工作是20世纪50年代初从美国开始的。日本、俄罗斯等国家的研制工作比美国大约晚十年。但日本的发展速度比美国快。欧洲比较注重工业机器人的研制和应用，其中英国、德国、瑞典、挪威等国的技术水平较高，产量也较大。

第二次世界大战期间，由于核工业和军事工业的发展，美国原子能委员会的阿尔贡研究所研制了“遥控机械手”，用于代替人生产和处理放射性材料。1948年，这种较简单的机械装置被改进，开发出了机械式的主从机械手（见图1-1）。它由两个结构相似的机械手组成，主机械手在控制室，从机械手在有辐射的作业现场，两者之间有透明的防辐射墙相隔。操作者用手操纵主机械手，控制系统会自动检测主机械手的运动状态，并控制从机械手跟随主机械手运动，从而解决对放射性材料的远距离操作问题。这种被称为主从控制的机器人控制方式，至今仍在很多场合中应用。

图1-1　主从机械手

由于航空工业的需求，1952年美国麻省理工学院（MIT）成功开发了第一代数控机床（CNC），并进行了与CNC机床相关的控制技术及机械零部件的研究，为机器人的开发奠定了技术基础。

1954年，美国人乔治·德沃尔（George Devol）提出了一个关于工业机器人的技术方案，设计并研制了世界上第一台可编程的工业机器人样机，将之命名为“Universal Automation”，并申请了该项机器人专利。这种机器人是一种可编程的零部件操作装置，其工作方式为首先移动机械手的末端执行器，并记录下整个动作过程；然后，机器人反复再现整个动作过程。后来，在此基础上，Devol与Engerlberge合作创建了美国万能自动化公司（Unimation），于1962年生产了第一台机器人，取名Unimate（见图1-2）。这种机器人采用极坐标式结构，外形完全像坦克炮塔，可以实现回转、伸缩、俯仰等动作。

图1-2　Unimate机器人

在Devol申请专利到真正实现设想的这8年时间里，美国机床与铸造公司（AMF）也在从事机器人的研究工作，并于1960年生产了一台被命名为Versation的圆柱坐标型的数控自动机械，并以Industrial Robot（工业机器人）的名称进行宣传。通常认为这是世界上最早的工业机器人。

Unimate和Versation这两种型号的机器人以“示教再现”的方式在汽车生产线上成功地代替工人进行传送、焊接、喷漆等作业，它们在工作中反映出来的经济效益、可靠性、灵活性，令其他发达国家工业界为之倾倒。于是，Unimate和Versation作为商品开始在世界市场上销售。